我应该在指针容器中使用C++11的emplace_back吗？

Question

有一个通常的基类 -> 派生类层次结构，例如:

class Fruit { ... };
class Pear : Fruit { ... };
class Tomato : Fruit { ... };

std::vector<Fruit*> m_fruits;

使用emplace_back而不是push_back是否有意义（例如：性能是否更好）？

std::vector::emplace_back( new Pear() );
std::vector::emplace_back( new Tomato() );

- Zhen

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你不会知道它的性能表现，直到你进行基准测试/分析。 - Nicu Stiurca

使用std::vector<std::unique_ptr<Fruit>>可以避免内存泄漏问题，这样答案就显而易见了。 - ipc

我了解emplace_back会构造对象，但是对于指针的情况，我不知道是否有意义。 - Zhen

@Zhen，指针是一个对象。它所指向的是另一个对象。 - Caleth

Answer 1

不要使用裸指针，使用 std::unique_ptr 来替代，像这样：

std::vector<std::unique_ptr<Fruit>> m_fruits;

由于你不能复制构造一个 std::unique_ptr，所以必须使用 emplace_back（虽然你可以使用 push_back 和 std::move）。

m_fruits.emplace_back(new Pear());
m_fruits.emplace_back(new Tomato());

编辑:

看起来如果 std::vector 需要并且无法重新分配内存的话，std::vector<std::unique_ptr<T>>::emplace_back 和 new 就会泄漏。因此，在 C++14 引入 std::make_unique 之前，我建议使用以下方式的 push_back：

m_fruits.push_back(std::unique_ptr<Fruit>(new Pear()));
m_fruits.push_back(std::unique_ptr<Fruit>(new Tomato()));

或者使用std::make_unique：

m_fruits.push_back(std::make_unique<Pear>());
m_fruits.push_back(std::make_unique<Tomato>());

- Felix Glas

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在C++17和C++20中，Edit中的方法仍然有效吗？ - r0n9

@r0ng 是的，据我所知，在C++17和C++2a中，如果向vector添加新元素时无法分配内存，则vec.emplace_back(new Object())仍然可能会泄漏。请使用编辑中的建议。 - Felix Glas

使用emplace_back和make_unique有什么缺点吗？例如：m_fruits.emplace_back (std::make_unique<Tomato>()); @FelixGlas - Defisher

在实践中，不会。但是这有点滥用API，因为emplace_back是用于原地构造的，并且正在使用元素类型的ctor参数。例如，如果Fruit是一个具体类，需要一个参数const std::string＆name，那么您将调用m_fruits.emplace_back("Pear")等。回到示例 - 调用m_fruits.emplace_back(std::make_unique<Pear>())将在幕后将参数传递给元素std::unique_ptr<Pear>(arg)的原地构造，即（不必要地）使用元素类型的复制/移动ctor。 - Felix Glas

Answer 2

指针是标量类型，因此是字面类型，所以从左值或右值进行的复制、移动和原位构造都是等效的，通常会编译为相同的代码（标量复制）。push_back 更清晰表示正在执行标量复制，而 emplace_back 应该保留给调用非复制或移动构造函数（例如转换或多参数构造函数）的原位构造。

如果您的向量应该保存 std::unique_ptr<Fruit> 而不是原始指针（以防止内存泄漏），则由于正在调用转换构造函数，emplace_back 将更正确。但是，如果扩展向量失败，则仍然可能发生泄漏，因此在这种情况下，应使用 push_back(make_unique<Pear>()) 等。

- ecatmur

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make_unique不在标准库中，而且看起来emplace_back与push_back(std::move(X))相同[我正在使用gcc 4.7]。 - Zhen

@Zhen：看起来是这样，但实际上不是。emplace_back(new T()) 可能会泄漏，而 push_back(make_unique<T>()) 不会。是的，make_unique 因疏忽被遗漏了，你可以在网上找到其它实现方式。 - GManNickG